JPH03154021A - Adjusting method for optical isolator - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To make the reduction of isolation as small as possible in a wide temperature range by setting an angle made by a polarizer and the plane of polarization of an analyzer to a half of the sum of the maximum value and the minimum value of a Faraday rotation angle. CONSTITUTION:When the working temperature of an optical isolator is -20 - +85 deg.C, a Faraday rotation angle shows the maximum value thetaFmax at -20 deg.C, and shows the minimum value thetaFmin at 85 deg.C. In such a state, at the time of assembling the polarizer 3 and the analyzer 4, it is executed by setting an angle thetaP made by its polarization to a temperature for showing thetaP=(thetaFmax+thetaFmin)/2, at the temperature of 47 deg.C in this example, and it is adjusted so that the isolation becomes maximum at a temperature 47 deg.C. In such a manner, the deviation quantities of the Faraday rotation angle of 47 - -20 deg.C, or 47 to 85 deg.C become equal, and even if a temperature is varied to the high temperature side on the low temperature side, the reduction quantities of isolation become equal and become small reduction quantity.

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、光通信システム等において光を一方向にの
み通過させるのに用いる光アイソレータに関し、特に、
ファラデー回転子と偏光子および検光子を組み合わせて
なる光アイソレータの調整方法に関する。Detailed Description of the Invention (Field of Industrial Application) The present invention relates to an optical isolator used for passing light in only one direction in an optical communication system, etc.
The present invention relates to a method for adjusting an optical isolator that combines a Faraday rotator, a polarizer, and an analyzer.

（従来の技術） よく知られた光アイソレータの基本的な構造例を第３図
に示している。ファラデー回転子１は例えばＹＩＧから
なり、円筒形永久磁石２の筒穴内にセットされており、
プリズムあるいは偏光板からなる偏光子３と検光子４が
永久磁石２の両端面に配置されている。(Prior Art) An example of the basic structure of a well-known optical isolator is shown in FIG. The Faraday rotator 1 is made of YIG, for example, and is set in a cylindrical hole of a cylindrical permanent magnet 2.
A polarizer 3 made of a prism or a polarizing plate and an analyzer 4 are arranged on both end faces of the permanent magnet 2.

ファラデー回転子１のファラデー回転角θＦは約４５＠
に設定され、偏光子３と検光子４の偏光面のなす角も約
４５″に設定されている。これにより偏光子３→フアラ
デ一回転子１−検光子４と順方向に光は通過するが、逆
方向の光は阻止される。The Faraday rotation angle θF of Faraday rotator 1 is approximately 45@
The angle between the polarization planes of polarizer 3 and analyzer 4 is also set to approximately 45''.As a result, light passes in the forward direction from polarizer 3 to Farade rotator 1 to analyzer 4. However, light in the opposite direction is blocked.

（発明が解決しようとする課題） ファラデー回転子１のファラデー回転角θＦは温度依存
性がある。第１図（Ａ）はＹＩＧからなるファラデー回
転子１の代表的な温度特性を示している。この例では、
常温２５℃にてファラデー回転角が４５″になるように
ファラデー回転子１が製作されている。このようなファ
ラデー回転子１を用いて光アイソレータを組立てる場合
、従来は次のような方法によって偏光子３と検光子４の
偏光面の角度調整を行っていた。(Problems to be Solved by the Invention) The Faraday rotation angle θF of the Faraday rotator 1 is temperature dependent. FIG. 1(A) shows typical temperature characteristics of a Faraday rotator 1 made of YIG. In this example,
The Faraday rotator 1 is manufactured so that the Faraday rotation angle is 45'' at room temperature of 25°C.When assembling an optical isolator using such a Faraday rotator 1, the following method has conventionally been used to polarize light. The angles of the polarization planes of analyzer 3 and analyzer 4 were being adjusted.

ここでは光アイソレータの使用温度範囲として一２０℃
〜８５℃が設定されているものとする◎従来方法では光
アイソレータの組立を常温２５℃（ファラデー回転角θ
Ｆを４５＠に設定した温度）にて行い、その温度２５℃
にてアイソレーションが最大になるように偏光子３と検
光子４の偏光面のなす角度θＰを調節する（この調節に
よってθＦが４５１１になる）。Here, the operating temperature range of the optical isolator is -20℃.
~85℃ ◎In the conventional method, the optical isolator is assembled at room temperature 25℃ (Faraday rotation angle θ
The temperature was set at 45＠), and the temperature was 25℃.
The angle θP between the polarization planes of the polarizer 3 and the analyzer 4 is adjusted so that the isolation is maximized (this adjustment makes θF 4511).

したがって温度２５℃で最大のアイソレーションＫＯを
示し、環境温度が２５℃から低温側および高温側へそれ
ぞれずれると、第１図（Ａ）に示すようにファラデー回
転角θＦが４５″からずれ、そのためアイソレーション
Ｋが低下する。ファラデー回転角θＦの４５°からのず
れを乙θとすると、アイソレージコンには次式で表わさ
れる。Therefore, the maximum isolation KO is shown at a temperature of 25°C, and when the environmental temperature shifts from 25°C to the low temperature side and the high temperature side, the Faraday rotation angle θF deviates from 45'' as shown in Figure 1 (A), and therefore The isolation K decreases.If the deviation of the Faraday rotation angle θF from 45° is denoted by θ, the isolation controller is expressed by the following equation.

Ｋ−−１０ＸＩｏｇ　　（ｓｉｎ　　”　Ａθ＋１０”
）第１図（Ａ）に示すように、多くのファラデー回転子
のθＦの温度特性は高温側はど変化率が大きく、そのた
め−２０℃〜８５℃の設定温度範囲におけるアイソレー
ションの低下は第１図（Ｂ）に示すように、高温側が極
端に大きくなる。このため高温側でのアイソレーション
を規定値以上に保つのが非常に困難になるという問題が
あった。K--10XIog (sin "Aθ+10"
) As shown in Figure 1 (A), the temperature characteristics of θF of many Faraday rotators have a large rate of change on the high temperature side, so the decrease in isolation in the set temperature range of -20°C to 85°C is As shown in Figure 1 (B), the temperature becomes extremely large on the high temperature side. For this reason, there was a problem in that it was extremely difficult to maintain isolation at a higher temperature than a specified value.

この発明は前述した従来の問題点に鑑みなされたので、
その目的は、使用温度範囲内においてアイソレーション
の低下をできるだけ小さくし、全域にわたって差の少な
い平均的なアイソレーションを実現できるようにした光
アイソレータの調整方法を提供することにある。This invention was made in view of the conventional problems mentioned above.
The purpose is to provide an optical isolator adjustment method that minimizes the drop in isolation within the operating temperature range and achieves average isolation with little difference over the entire range.

（課題を解決するための手段） そこでこの発明では、前記ファラデー回転子について設
定温度範囲におけるファラデー回転角θＦの最大値θＰ
ａ＋ａｘと最小値θＰａ＋ｉｎを調べ、前記偏光子と前
記検光子の偏光面のなす角度θＰを、θＰ−（θＦ＋＋
＋ａｘ＋θＰ１ｎ）　／　２に設定するようにした。(Means for Solving the Problem) Therefore, in the present invention, the maximum value θP of the Faraday rotation angle θF in the set temperature range for the Faraday rotator is provided.
Check a+ax and the minimum value θPa+in, and calculate the angle θP between the polarization planes of the polarizer and the analyzer as θP−(θF++
+ax+θP1n)/2.

（作　用） 前記の調整方法によれば、θＦ−（θＦ■ａＸ＋θＰ＋
ｇ１ｎ）　／　２となる温度でアイソレーションが最大
値を示し、その温度より低温側および高温側でそれぞれ
アイソレーションが低下するが、その低下量は低温側と
高温側で等しくなる。(Function) According to the above adjustment method, θF−(θF■aX+θP+
The isolation reaches its maximum value at a temperature of g1n)/2, and the isolation decreases at lower and higher temperatures than that temperature, but the amount of decrease is equal on the low and high temperatures.

（実施例） 第１図（Ａ）に示すθＦの温度特性を有するファラデー
回転子を用いる光アイソレータであって、使用温度範囲
として一２０℃〜８５℃が設定されている場合、次のよ
うに調整する。(Example) In the case of an optical isolator using a Faraday rotator having the temperature characteristic of θF shown in FIG. adjust.

まず−２０℃〜８５℃におけるファラデー回転角θＦの
最大値と最小値を調べる。この例では一２０℃で最大値
θＰｔａｘを示し、８５℃で最小値θＦ■１ｎを示す。First, the maximum and minimum values of the Faraday rotation angle θF between -20°C and 85°C are investigated. In this example, the maximum value θPtax is shown at -20°C, and the minimum value θF1n is shown at 85°C.

次にθＦｌａｘとθＦｓｆｒ＋の中間値（θＰｔ１ａＸ
＋θＦｍ１ｎ）　／　２を示す温度を調べる。この例で
は４７℃である。そこでファラデー回転子１と偏光子３
と検光子４を組み立てる際に、偏光子３と検光子４の偏
光面のなす角度の調整作業を４７℃の温度で行い、その
温度４７℃でアイソレーションが最大になるように調整
する。その結果、θＰ−（θＰｗａｘ＋θＦｍｉｎ）　
／　２になる。Next, the intermediate value of θFlax and θFsfr+ (θPt1aX
Check the temperature that shows +θFm1n)/2. In this example, it is 47°C. Therefore, Faraday rotator 1 and polarizer 3
When assembling the analyzer 4, the angle between the polarization planes of the polarizer 3 and the analyzer 4 is adjusted at a temperature of 47°C, and the isolation is adjusted to be maximum at the temperature of 47°C. As a result, θP−(θPwax+θFmin)
/ Becomes 2.

このように調整することで４７℃の温度でアイソレーシ
ョンが最大になり、それより、低温側および高温側でア
イソレーションは低下するが、第１図（Ａ）に示すよう
に４７℃から一２０℃間でのファラデー回転角のずれ量
と、４７℃から８５℃までのファラデー回転角θＦのず
れ量とが等しいので、第１図（Ｂ）に示すようにアイソ
レーションの低下量も低温側と高温側で等しい。その結
果アイソレーションの最小値を従来方法による場合より
も大きく保つことができる。By adjusting in this way, the isolation is maximized at a temperature of 47°C, and the isolation decreases at lower and higher temperatures, but as shown in Figure 1 (A), from 47°C to -20°C. Since the amount of deviation of the Faraday rotation angle between ℃ and the deviation of the Faraday rotation angle θF from 47℃ to 85℃ is equal, the amount of decrease in isolation is also the same as that on the low temperature side, as shown in Figure 1 (B). Equal on the high temperature side. As a result, the minimum value of isolation can be kept larger than in the conventional method.

第２図（Ａ）はファラデー回転子のθＦの温度特性の別
の例を示している。Ｔｌ−７２が光アイソレータの使用
温度範囲であり、この特性例では温度範囲の下限値Ｔｌ
より少し高い温度Ｔ４にてθＦｍａｘを示し、使用温度
範囲の上限値Ｔ２でθＦｍ１ｎを示す。この場合（θＰ
ｍａｘ＋θＦＩＩｉｎ）　／　２に対応する温度Ｔ３を
求め、その温度Ｔ３にてアイソレーションが最大になる
ように偏光子と検光子の偏光面のなす角度θＰを調整す
る。そうすると、第２図（Ｂ）に示すようなアイソレー
ションの特性が得られる。FIG. 2(A) shows another example of the temperature characteristic of θF of the Faraday rotator. Tl-72 is the operating temperature range of the optical isolator, and in this characteristic example, the lower limit of the temperature range Tl
θFmax is shown at a slightly higher temperature T4, and θFm1n is shown at the upper limit T2 of the operating temperature range. In this case (θP
max+θFIIin)/2 is determined, and the angle θP between the polarization planes of the polarizer and analyzer is adjusted so that the isolation is maximized at the temperature T3. In this case, isolation characteristics as shown in FIG. 2(B) are obtained.

（発明の効果） 以上詳細に説明したように、この発明の調整方法によれ
ば、使用温度範囲におけるアイソレーションのピーク値
からの低下をできるだけ小さくすることができ、広い使
用温度範囲内で基準値以上のアイソレーションを容易に
実現することができる。(Effects of the Invention) As explained in detail above, according to the adjustment method of the present invention, it is possible to minimize the decrease in isolation from the peak value in the operating temperature range, and to maintain the reference value within the wide operating temperature range. The above isolation can be easily achieved.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第１図（Ａ）はファラデー回転角の温度特性例を示すグ
ラフ、第１図（Ｂ）は同図（Ａ）の特性のファラデー回
転子を使用した従来方法による光アイソレータのアイソ
レーション温度特性と本発明方法による光アイソレータ
のアイソレーション特性を比較して示すグラフ、第２図
（Ａ）（Ｂ）は本発明の他の例を示すファラデー回転角
の温度特性およびアイソレーションの温度特性を示すグ
ラフ、第３図は光アイソレータの構造例を示す断面図で
ある。 １・・・・・・ファラデー回転子 ２・・・・・・永久磁石 ３・・・・・・偏光子 ４・・・・・・検光子Figure 1 (A) is a graph showing an example of the temperature characteristic of the Faraday rotation angle, and Figure 1 (B) is a graph showing the isolation temperature characteristic of an optical isolator according to the conventional method using a Faraday rotator with the characteristics shown in Figure 1 (A). A graph showing a comparison of the isolation characteristics of optical isolators according to the method of the present invention, and FIGS. 2(A) and 2(B) are graphs showing temperature characteristics of Faraday rotation angle and temperature characteristics of isolation showing other examples of the present invention. , FIG. 3 is a sectional view showing an example of the structure of an optical isolator. 1...Faraday rotator 2...Permanent magnet 3...Polarizer 4...Analyzer

Claims (1)

【特許請求の範囲】 ファラデー回転角が約４５゜のファラデー回転子と偏光
子および検光子を組み合わせてなる光アイソレータにお
いて、前記ファラデー回転子について設定温度範囲にお
けるファラデー回転角θＦの最大値θＦｍａｘと最小値
θＦｍｉｎを調べ、前記偏光子と前記検光子の偏光面の
なす角度θＰを、θＰ−（θＦｍａｘ＋θＦｍｉｎ）／
２ に設定することを特徴とする光アイソレータの調整方法
。[Scope of Claims] In an optical isolator formed by combining a Faraday rotator with a Faraday rotation angle of about 45 degrees, a polarizer, and an analyzer, the maximum value θFmax and the minimum value of the Faraday rotation angle θF in a set temperature range for the Faraday rotator Check the value θFmin, and calculate the angle θP between the polarization planes of the polarizer and the analyzer as θP−(θFmax+θFmin)/
2. A method for adjusting an optical isolator, the method comprising: setting the optical isolator to 2.